<p>An analysis of the recorded cases of Salmonella in Sweden indicates that there was no significant increase between 1997-2008, including or excluding outbreaks. The most common serotypes of Salmonella in Sweden were found to be S. Typhimurium and S. Enteritidis, with only the incidence of S. Typhimurium significantly increasing between 1997-2008. The most common phage types identified were S. Typhimurium 40, 104, NST and NT, with both S. Typhimurium NST and NT found to be significantly increasing. The season that has the greatest incidence of salmonellosis is the summer, from June to August. The number of Salmonella outbreaks occurring each year was found to be statistically increasing, this was however almost certainly due to a change in cluster detection techniques introduced in 2008, since a re-analysis excluding this year found no significant increase between 1997-2007. The most common serotypes that caused outbreaks during the study period were found to be S. Typhimurium, S Enteritidis, S. Saintpaul, S. Stanley and S. Hadar. There was no relationship found between the serotypes, with the number of cases not being proportional to the number of outbreaks. Despite these positive results, it should be of concern that evidence was found indicating that the sources of Salmonella infection appear to be changing, with an increase in the presence of ‘non-domestic’ serotypes.</p><p> </p>

An analysis of the recorded cases of Salmonella in Sweden indicates that there was no significant increase between 1997-2008, including or excluding outbreaks. The most common serotypes of Salmonella in Sweden were found to be S. Typhimurium and S. Enteritidis, with only the incidence of S. Typhimurium significantly increasing between 1997-2008. The most common phage types identified were S. Typhimurium 40, 104, NST and NT, with both S. Typhimurium NST and NT found to be significantly increasing. The season that has the greatest incidence of salmonellosis is the summer, from June to August. The number of Salmonella outbreaks occurring each year was found to be statistically increasing, this was however almost certainly due to a change in cluster detection techniques introduced in 2008, since a re-analysis excluding this year found no significant increase between 1997-2007. The most common serotypes that caused outbreaks during the study period were found to be S. Typhimurium, S Enteritidis, S. Saintpaul, S. Stanley and S. Hadar. There was no relationship found between the serotypes, with the number of cases not being proportional to the number of outbreaks. Despite these positive results, it should be of concern that evidence was found indicating that the sources of Salmonella infection appear to be changing, with an increase in the presence of ‘non-domestic’ serotypes.

6 Zusammenfassung In-vitro- und In-vivo-Studien zur Wirksamkeit von Eigelbantikörpern gegen Salmonella Enteritidis Michael Gürtler Institut für Lebensmittelhygiene der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Infektionen mit Salmonellen gehören weltweit zu den wichtigsten von Tieren auf den Menschen übertragbaren Erkrankungen. Anteilmäßig besitzen dabei die durch kontaminierte Lebensmittel, insbesondere Eier und Eiprodukte, hervorgerufenen Infektionen die größte Bedeutung. Dabei ist nach wie vor Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) in den Geflügelbeständen vorherrschend. Als Möglichkeit zur Bekämpfung von Salmonella-Infektionen bietet sich die passive Immunisierung der Legehennen durch orale Applikation von Eigelbantikörpern an. Bereits mehrfach wurde das Verfahren der Verabreichung von antikörperhaltigem Volleipulver zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionskrankheiten, vor allem bei Kälbern und Ferkeln, getestet. Untersuchungen über die Einsatz solcher Eigelbantikörper mit dem Ziel der Zurückdrängung von Salmonellen in Legehennenbeständen sind bisher nicht bekannt geworden. Ziel dieser Arbeit war es, im Rahmen von In-vitro- und In-vivo-Studien den Einfluss von Eigelbantikörpern auf Vermehrung und Vorkommen von S. Enteritidis bei Legehennen zu untersuchen. Im Versuchskomplex A wurde in vitro ermittelt, ob Anti-S. Enteritidis-Antikörper im Eidotter in der Lage sind, die Vermehrung von Salmonellen zu hemmen. Im Versuchskomplex B wurde untersucht, ob es gelingt, durch die orale Verabreichung von Anti-S. Enteritidis-Eigelbantikörpern die Kontaminationsrate der gelegten Eier mit Salmonellen bei experimentell infizierten Legehennen zu beeinflussen. Im Versuchskomplex C sollte geprüft werden, ob Eigelbantikörper die Fähigkeit besitzen, das Adhäsions- und Invasionsvermögen von Salmonellen an bzw. in Epithelzellen einer permanenten Zelllinie zu beeinflussen. Im Rahmen von Versuchskomplex A wurden Legehennen mit einem inaktivierten S. Enteritidis-Stamm parenteral hyperimmunisiert, um hohe Konzentrationen an Antikörpern im Dotter zu induzieren. Die Eidotter wurden mit zwei S. Enteritidis-Stämmen in drei verschiedenen Kontaminationsdosen beimpft und das Vermehrungsverhalten durch Keimzählung als Generationszeit ermittelt. Im Versuchskomplex B wurden in zwei Infektionsversuchen Anti-S. Enteritidis-Eigelbantikörper in Form von Volleipulver in einer Menge von 3 g pro Tier und Tag über das Futter an experimentell mit S. Enteritidis infizierte Legehennen verabreicht und die Ergebnisse mit denen einer Kontrollgruppe ohne Volleipulver verglichen. Die gelegten Eier wurden getrennt nach Eischale, Eiklar und Eigelb auf den Infektionsstamm untersucht. Im Versuchskomplex C wurden die Adhäsivität und Invasivität verschiedener Salmonella-Stämme an bzw. in Epithelzellen bei An- bzw. Abwesenheit von Anti-S. Enteritids-Eigelb- bzw. -Serumantikörpern unter Verwendung einer permanenten Dünndarmepithelzelllinie von der Ratte (IEC-6) nach Inkubation durch Keimzählung überprüft. Die Ergebnisse in Versuchskomplex A zeigten, dass Eigelbantikörper nicht in der Lage sind, im Eigelb befindliche Salmonellen in ihrer Vermehrung zu hemmen oder gar abzutöten. Die Infektionsversuche im Versuchskomplex B ergaben, dass bei einer Infektionsdosis von 2x109 koloniebildenden Einheiten (kbE)/Tier die Salmonella-Kontaminationsrate der Eier durch das antikörperhaltige Eipulver nicht gesichert verändert wird. Dagegen konnte beim Einsatz einer solchen von 2x108 kbE/Tier eine Wirkung des antikörperhaltigen Eipulvers auf die Kontamination der einzelnen Eikompartimente nachgewiesen werden. Dabei wurden in der Versuchsgruppe mit 13,3 % gesichert weniger Eier als positiv detektiert als in der Kontrollgruppe mit 29,4 % (p &#8804; 0,001), wobei mindestens in einem der drei Kompartimente Eischale, Eiklar oder Eigelb Salmonellen nachweisbar waren. In der Versuchsgruppe wies jedes Salmonella-positive Ei auch Keime auf der Eischale auf. In der Kontrollgruppe waren mit 29,9 % signifikant mehr Eischalen positiv als in der Versuchsgruppe mit 13,3 % (p &#8804; 0,001). Beim Eiklar ließ die geringe Nachweisrate sowohl in der Versuchs- als auch in der Kontrollgruppe eine statistische Beurteilung des Eipulvereinflusses nicht zu. Aus dem Eidotter wurden in der Versuchsgruppe bei 0,6 % der Eier Salmonellen isoliert, während es in der Kontrollgruppe mit 2,4 % signifikant mehr waren (p &#8804; 0,05). Die Ergebnisse des Versuchskomplexes C zeigten, dass Volleiantikörper und Serumantikörper die Invasion von S. Enteritidis in intestinale Epithelzellen serovarspezifisch vermindern können. Insgesamt lassen die Ergebnisse die Schlussfolgerung zu, dass bei einer oralen Verabreichung von Volleipulver mit S. Enteritidis-spezifischen Antikörpern an Legehennen bei einer Infektionsbelastung von 2x108 kbE/Tier mit einer gesicherten Reduzierung des Vorkommens von Salmonellen im Nahrungsmittel Ei im Vergleich zu Tieren ohne Zugabe von Eipulver zu rechnen ist. / In vitro and in vivo studies on the efficiency of egg yolk antibodies against Salmonella Enteritidis Michael Gürtler Institute of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig Infection of humans by Salmonella are among the most important zoonotic diseases. Contaminated food, especially eggs and egg products, represents the highest risk. Still Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) dominates, a serovar that occurs especially in poultry flocks. A possibility to combat Salmonella infection is the passive immunisation of laying hens by oral administration of egg yolk antibodies. The application of antibody-containing full-egg powder against bacterial diseases was tested previously especially on calves and piglets. The suitability of administration of egg-yolk antibodies to protect laying-hens flocks against Salmonella was not tested previously. It was the aim of the study to investigate the influence of egg-yolk antibodies of S. Enteritidis in egg laying hens by in-vivo and in-vitro studies. In part A, we investigated the influence of anti-S. antibodies in egg yolk on the multiplication of Salmonella in vitro. In part B, the impact of oral application of anti-Salmonella full-egg antibodies on the in-vivo Salmonella-contamination rate of eggs layed by experimentally infected hens was investigated. In part C the ability of egg-yolk antibodies and serum antibodies were tested with regard to the rate of adhesion and invasion of Salmonella on or in epithelial cells of a permanent cell culture line (two major pathogenic mechanisms). In part A, laying hens were hyper-immunised parenterally by an inactivated S. Enteritidis strain to induce a high concentration of antibodies in the egg yolk. Egg yolk was than inoculated with two S. Enteritidis strains in three different contamination doses. Multiplication of Salmonella cells was detected by cell counts and calculated as generation time. In part B, laying hens were immunised passively with anti-Salmonella egg yolk antibodies (by feeding 3 g of full egg powder per day and per animal) and the effects were compared with a control group without full-egg powder. The inoculation strain of S. Enteritidis was detected on egg shell, in egg white and in egg yolk separately. In part C, a suspension of S. Enteritidis was added to a permanent duodenal epithelial cell line of the rat (IEC-6). After incubation the adhesivity of Salmonella strains and their ability to invade these cells in the presence or in the absence of anti-S. Enteritidis egg yolk and serum antibodies, respectively, was detected by cell count. The results of part A demonstrated that egg-yolk antibodies are not able to inhibit multiplication of Salmonella in egg yolk. Experiments of part B showed that the Salmonella contamination rate of eggs could not be influenced by antibody-containing egg powder at a Salmonella infection dose of 2x109 colony forming units (cfu)/animal, whereas the antibody-containing egg powder at an Salmonella infection dose of 2x108 cfu/animal proved effective (i.e. contamination rate of egg components was reduced). In the experimental group 13.3 % of the eggs were Salmonella positive, which was significantly different from 29.4 % in the control group (p &#8804; 0,001). At least in one of the three compartiments egg shell, egg white or egg yolk Salmonella was detectable. In the experimental group Salmonella could be isolated from the shell of every positive egg. The rate of Salmonella isolation from egg shells of the control group was significantly higher those in the experimental group (p &#8804; 0,001). With regard to egg white, the low number of Salmonella detections in both groups did not allow statistical evaluation of the effect of full-egg powder. From egg yolk of the experimental group in 0.6 % of the eggs Salmonella could be isolated which was significantly lower than the detection rate in the control group with 2.4 % (p &#8804; 0,05). The results of part C demonstrated that full-egg antibodies and serum antibodies can inhibit the serovar-specific invasion of S. Enteritidis into intestinal epithelial cells. As a whole, the results support the conclusion that oral administration of full-egg powder containing S. Enteritidis specific antibodies to egg-laying hens exposed to a administration of 2x108 cfu/animal reduce the occurrence of Salmonella in the egg compared to eggs of animals without egg powder administration.

En production avicole, S. Senftenberg connue pour être souvent associée au couvoir, est devenue très fréquente dans les élevages de volaille. L’objectif de la thèse est donc de comprendre les causes de cette persistance. Les résultats présentés suggèrent que l’existence de souches persistantes au sein du sérovar Senftenberg peut être à l’origine de l’augmentation de sa prévalence dans les élevages. Nous avons en effet identifié des souches présentant des phénotypes distincts en termes de persistance dans les caeca de poulets. Les souches persistantes ont la capacité d’induire un portage intestinal similaire à S. Enteritidis.Toutefois, les résultats in vivo ont montré qu’à la différence de S. Enteritidis, les souches de S.Senftenberg sont incapables d’induire une forte infection systémique chez le poulet et la souris,probablement due à leur faible capacité à résister aux cellules immunitaires. La comparaison entre les souches persistantes et non-persistantes n’a montré aucune différence de survie dans le contenu et le mucus caecal. Cependant, les souches persistantes ont une meilleure capacité à coloniser et persister dans les tissus d’animaux ce qui pourrait être une explication possible à l’augmentation de leur persistance. Ce caractère pourrait donc présenter un risque pour la santé humaine étant donné que ces bactéries peuvent être présentes chez les animaux avant l'abattage et la transformation des aliments. / In poultry production, S. Senftenberg was associated to the hatchery, but has recently become morefrequent in poultry farms. The aim of our study is to explain the increased persistence of this serovar. Our findings suggest that the existence of persistent strains within the serovar Senftenberg could explain its recent emergence in poultry flocks. We identified strains showing different persistence phenotypes inchicken caeca. The persistent strains are able to induce an intestinal asymptomatic carrier state in chicks similar to S. Enteritidis. However, the in vivo analysis showed that S. Senftenberg strains, contrary to S.Enteritidis are unable to induce a strong systemic infection in infected mice and chickens which could be in part related to their low capacity to resist to immune cells. The comparison between persistent and nonpersistents trains showed no difference in their ability to grow in the caecal content and mucus. However,persistent strains are more able to colonize and persist in chickens and mice tissues, which could be a possible explanation for their increased persistence. This trait might thus present a human health risk as these bacteria could be present in animals before slaughter and during food processing.

Zusammenfassung Untersuchungen zur Beeinflussung von experimentellen Salmonella Enteritidis PT4 Infektionen bei Küken durch den probiotischen Stamm Escherichia coli Nissle 1917 Imad Azmi Awadein Mohamed Institut für Bakteriologie und Mykologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig und Institut für Geflügelkrankheiten, Veterinärmedizinische Fakultät, Freie Universität Berlin Eingereicht im Januar, 2004 Schlüsselworte: (E. coli Stamm Nissle 1917, Küken, S. Enteritidis, Probiotika, Bdellovibrionen) (94 Seiten, 48 Abbildungen, 16 Tabellen und 150 Referenzen) 1- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus auf die Reduktion der Ansiedlung von S. Enteritidis PT4, auf die Reduktion der Mortalitätsrate, auf die Gesamtzahl aerober und Gram-negativer Bakterien, auf die Anzahl von Bdellovibrionen und auf das Körpergewicht von SPF-Hühnern. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe konnten bei der Ansiedlung von S. Enteritidis PT4 im Caecum der Testgruppen an den Tagen 14, 21 und 28 signifikante Unterschiede festgestellt werden. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, die eine Mortalitätsrate von 10% aufweist, war die Mortalitätsrate der Testgruppen deutlich reduziert. Ebenso waren in den Testgruppen die aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl am Tag 28 im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe deutlich verringert. Signifikanten Anstieg der Bdellovibrionen Anzahl zeigten die Testgruppen sowohl im Vergleich zur positiven als auch negativen Kontrollgruppe. Beim Vergleich zwischen dem Gesamtkörpergewicht der Testgruppen zu dem der negativen und den überlebenden Tieren der positiven Kontrollgruppe gab es keine signifikanten Unterschiede. 2- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus auf die Reisolation von S. Enteritidis PT4 aus verschiedenen Teilen des Intestinaltrakts und diverser Organe von SPF-Hühnern. In Kropf, Proventrikel, Herzblut, Lunge, Leber und Milz der Testgruppen konnte im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine Reduktion ermittelt werden, die Reisolation von S. Enteritidis aus dem Caecum der Testgruppen zeigte keinen Unterschied im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe. 3- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus an Konzentrationen von Serum-Avidin, IgY gegen S. Enteritidis und IgY gegen E. coli Nissle 1917 bei experimentell mit S. Enteritidis-infizierten SPF-Hühnern. Die Untersuchungen ergaben eine signifikante Senkung der Serum-Avidin-Konzentration im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, vor allem sieben Tage post infectionem mit S. Enteritidis. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen S. Enteritidis konnte bei den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe vor allem an den Tagen sieben verzeichnet werden. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen E. coli Nissle 1917 konnte in allen Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe festgestellt werden. 4- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Reduktion der Ansiedelung von S. Enteritidis PT4, auf die Reduktion der Mortalitätsrate, die aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl, die Bdellovibrionen-Gesamtkeimzahl, Keimzahlen von Lactobacillus, Bifidobacterium und C. perfringens und das Körpergewicht von SPF-Hühnern. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe konnte im Caecum der Testgruppen ein signifikanter Rückgang der Ansiedelung von S. Enteritidis an den Tagen 7, 21 und 28 verzeichnet werden, außerdem konnte bei den Testgruppen kein Todesfall festgestellt werden, wohingegen die Sterblichkeitsrate der positiven Kontrollgruppe bei 15% lag. Ein signifikantes Absinken in der totalen Gesamtkeimzahl und der Gram-negativen Gesamtkeimzahl konnte für die Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe an den Tagen 21 beziehungsweise 28 verzeichnet werden. Die Isolation von Bdellovibrionen aus den Testgruppen ergab keinen Unterschied zu den Kontrollgruppen. Die Lactobacillus-Bifidobacterium-Keimzahl war in den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe signifikant erhöht, vor allem am Tag sieben. Die C. perfringens-Keimzahl war in der positiven Kontrollgruppe gegenüber den Testgruppen am Tag 7 und 14 signifikant erhöht. Die Vergleiche des Körpergewichts der Testgruppen, negativer und überlebender Tiere der positiven Kontrollgruppe zeigten keinen signifikanten Unterschied. 5- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Reisolation von S. Enteritidis aus unterschiedlichen Teilen des Intestinaltraktes und aus Organen von SPF-Hühnern. Im Kropf, Proventrikel, Duodenum, Herzblut, Lunge, Leber und Milz konnte bei den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine Senkung der Reisolationsrate festgestellt werden, wohingegen sich keine Unterschied beim Vergleich der Caeca von positiver Kontrollgruppe und von den Testgruppen zeigte. 6- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Konzentrationen von Serum-Avidin, IgY gegen S. Enteritidis und IgY gegen E. coli Nissle 1917 bei experimentell mit S. Enteritidis-infizierten SPF-Hühnern. Bei der Serum-Avidin-Konzentration konnte kein Unterschied zwischen Testgruppen und positiver Kontrollgruppe festgestellt werden. Die Testgruppen zeigten ihrerseits im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine signifikante Erhöhung der Konzentration von IgY gegen S. Enteritidis, vor allem an den Tagen 21 und 28. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen E. coli Nissle 1917 konnte in allen Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, vor allem an den Tagen sieben und vierzehn festgestellt werden. 7- Aus den Resultaten des ersten und des zweiten Versuchs schließen wir, dass der probiotische Stamm E. coli Nissle 1917 das Caecum von 7 bis 28 Tage alten Hühnern erfolgreich kolonialisieren kann. Orale Applikation des Stammes kann die Ansiedlung von S. Enteritidis, aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl, Mortalitätsrate, Reisolationsrate von S. Enteritidis in Organen und im Intestinaltrakt (mit Ausnahme des Caecums im ersten Versuch) deutlich reduzieren. Die Kombination von E. coli Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus hatte nicht den gewünschten Effekt, der auch von mehreren Autoren in-vitro beobachtet wurde. Bdellovibrionen waren in den Testgruppen des ersten Versuchs im Vergleich zu denen im zweiten deutlich erhöht. Beim durchschnittlichen Körpergewicht konnte kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Versuchen festgestellt werden. Der Serum-Avidin-Spiegel war im ersten Versuch in der Testgruppe deutlich reduziert, im zweiten dagegen nicht. Dies ist möglicherweise auf den Effekt von Bdellovibrionen zurückzuführen, bedarf allerdings noch der weiteren Bestätigung. Im Allgemeinen konnten wir eine signifikante Verbesserung des Immunsystems der Vögel als Resultat der oralen Applikation von E. coli Nissle 1917 feststellen. 8- Untersucht wurden die antagonistischen Effekte von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die in-vitro-Wachstumsrate von S. Enteritidis PT4. Wir konnten feststellen, dass E. coli Nissle 1917 sowohl mit als auch ohne Plasmid die Wachstumsrate von S. Enteritidis erfolgreich reduzieren konnte. / Summary Influence of the probiotic strain Escherichia coli Nissle 1917 on experimental infections with Salmonella Enteritidis PT4 in chickens Imad Azmi Awadein Mohamed Institute of Bacteriology and Mycology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig and Institute of Poultry Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, Free University Berlin Submitted in January, 2004 Keywords: (E. coli strain Nissle 1917, chickens, S. Enteritidis, Probiotics, Bdellovibrios) (94 pages, 48 figures, 16 tables and 150 references) 1- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 with Bdellovibrio bacteriovorus on the colonization of S. Enteritidis PT4, reduction of the mortality rate, total aerobic bacterial counts, Gram negative bacterial counts, bdellovibrio bacterial counts and body weight of Specific Pathogen Free chickens were investigated. A significant reduction in the colonization of S. Enteritidis PT4 in the caecum of trial groups at 14, 21 and 28 days old in comparison to the positive control group was observed. A reduction in mortality rate in the trial groups was seen in comparison to the positive control group which had 10 %. The total aerobic and Gram negative bacterial counts were significantly decreased in the trial groups at 28 days old in comparison to the positive control group. Bdellovibrio bacterial counts were significantly increased in the trial groups in comparison to the control groups. No significant difference was seen in the mean body weight of the trial groups in comparison to control groups. 2- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 with Bdellovibrio bacteriovorus on reisolation rate of S. Enteritidis from different parts of the intestinal tract and organs of SPF chickens was investigated. A reduction in the S. Enteritidis reisolation rate was seen from crop, proventriculus, duodenum, heart blood, lungs, livers and spleens of the trial groups in comparison to the positive control group but not from the caecum. 3- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 and Bdellovibrio bacteriovorus on the serum avidin levels, IgY against S. Enteritidis and IgY against E. coli strain Nissle 1917 levels of SPF chickens experimentally infected with S. Enteritidis was investigated. A significant reduction in the serum avidin levels was observed in the trial groups at 7 days old in comparison to the positive control group. The antibody levels against S. Enteritidis was significantly increased in the trial group at 7 days old in comparison to the positive control group. A significant increase at day 7 in the antibody levels against E. coli strain Nissle 1917 was seen in the trial group in comparison to the positive control group. 4- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on reduction on the colonization of S. Enteritidis PT4, reduction of the mortality rate, total aerobic bacterial counts, Gram negative bacterial counts, bdellovibrio bacterial counts, Lactobacillus-Bifidobacterium counts, C. perfringens bacterial counts and body weight of SPF chickens were investigated. A significant reduction in the colonization of S. Enteritidis PT4 in the caecum of trial groups at 7, 21 and 28 days old in comparison to the positive control group was observed. No mortalities were seen in the both trial groups in comparison to the positive control group which had 15 % mortalities. The total aerobic and Gram negative bacterial counts were significantly decreased in the trial groups at 21 and 28 days respectively old in comparison to the positive control group. No significant difference was observed in bdellovibrio isolation from the trial groups in comparison to the control group. Lactobacillus-Bifidobacterium bacterial counts were significantly increased in the trial groups at 7, 14 and 21 days old in comparison to the positive control group. A significant reduction in C. perfringens bacterial counts were seen in the trial groups at 7 and 14 days old in comparison to positive control group. No significant difference was observed in the mean body weight of the trial groups in comparison to control groups. 5- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the reisolation of S. Enteritidis from different parts of intestinal tract and organs of SPF chickens was investigated. A reduction in the S. Enteritidis reisolation rate was seen from crop, proventriculus, duodenum, caecum, heart blood, lungs, livers and spleens of the trial groups in comparison to the positive control group. 6- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the serum avidin levels, IgY against S. Enteritidis and IgY against E. coli strain Nissle 1917 levels of SPF chickens experimentally infected with S. Enteritidis were investigated. No significant reduction in the serum avidin levels were seen in the trial groups in comparison to the positive control group. The antibody levels against S. Enteritidis were significantly increased in the trial groups at 21 and 28 days old in comparison to the positive control group. A significant increase in the antibody levels against E. coli strain Nissle 1917 were seen in the trial groups in comparison to the positive control group. 7- From the results observed in the first and second experiments we concluded that probiotic strain E. coli Nissle 1917 can successfully colonize the caecum of SPF chickens from 7 to 28 days old. Oral appliction of probiotic strain E. coli Nissle 1917 has significantly reduced the S. Enteritidis colonization, total and Gram negative bacterial counts, mortality rate, reisolation rate of S. Enteritidis in organs and the intestinal tract except the caecum in first experiment in the trial groups in comparison to positive control. The combination between E. coli strain Nissle 1917 and B. bacteriovorus had not achieved the desirable effects in the first experiment which observed by many authors in vitro. Bdellovibrio was significantly increased in the trial groups of the first experiment in comparison to the second experiment. This may be a possible effect of Bdellovibrio which is yet to be confirmed. No significant difference was observed in the mean body weight in both experiment. A significant reduction of serum avidin levels were observed in the trial groups of the first experiment but not in the second experiment. We have observed a significant improvement in the immune system of the birds as a results of oral application of E. coli strain Nissle 1917. 8- Antagonistic effect of E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the growth rate of the S. Enteritidis PT4 in vitro was investigated. We concluded that E. coli Nissle 1917 with and without plasmid successfully reduced the growth rate of S. Enteritidis in comparison to the control one.

6 Zusammenfassung In-vitro- und In-vivo-Studien zur Wirksamkeit von Eigelbantikörpern gegen Salmonella Enteritidis Michael Gürtler Institut für Lebensmittelhygiene der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Infektionen mit Salmonellen gehören weltweit zu den wichtigsten von Tieren auf den Menschen übertragbaren Erkrankungen. Anteilmäßig besitzen dabei die durch kontaminierte Lebensmittel, insbesondere Eier und Eiprodukte, hervorgerufenen Infektionen die größte Bedeutung. Dabei ist nach wie vor Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) in den Geflügelbeständen vorherrschend. Als Möglichkeit zur Bekämpfung von Salmonella-Infektionen bietet sich die passive Immunisierung der Legehennen durch orale Applikation von Eigelbantikörpern an. Bereits mehrfach wurde das Verfahren der Verabreichung von antikörperhaltigem Volleipulver zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionskrankheiten, vor allem bei Kälbern und Ferkeln, getestet. Untersuchungen über die Einsatz solcher Eigelbantikörper mit dem Ziel der Zurückdrängung von Salmonellen in Legehennenbeständen sind bisher nicht bekannt geworden. Ziel dieser Arbeit war es, im Rahmen von In-vitro- und In-vivo-Studien den Einfluss von Eigelbantikörpern auf Vermehrung und Vorkommen von S. Enteritidis bei Legehennen zu untersuchen. Im Versuchskomplex A wurde in vitro ermittelt, ob Anti-S. Enteritidis-Antikörper im Eidotter in der Lage sind, die Vermehrung von Salmonellen zu hemmen. Im Versuchskomplex B wurde untersucht, ob es gelingt, durch die orale Verabreichung von Anti-S. Enteritidis-Eigelbantikörpern die Kontaminationsrate der gelegten Eier mit Salmonellen bei experimentell infizierten Legehennen zu beeinflussen. Im Versuchskomplex C sollte geprüft werden, ob Eigelbantikörper die Fähigkeit besitzen, das Adhäsions- und Invasionsvermögen von Salmonellen an bzw. in Epithelzellen einer permanenten Zelllinie zu beeinflussen. Im Rahmen von Versuchskomplex A wurden Legehennen mit einem inaktivierten S. Enteritidis-Stamm parenteral hyperimmunisiert, um hohe Konzentrationen an Antikörpern im Dotter zu induzieren. Die Eidotter wurden mit zwei S. Enteritidis-Stämmen in drei verschiedenen Kontaminationsdosen beimpft und das Vermehrungsverhalten durch Keimzählung als Generationszeit ermittelt. Im Versuchskomplex B wurden in zwei Infektionsversuchen Anti-S. Enteritidis-Eigelbantikörper in Form von Volleipulver in einer Menge von 3 g pro Tier und Tag über das Futter an experimentell mit S. Enteritidis infizierte Legehennen verabreicht und die Ergebnisse mit denen einer Kontrollgruppe ohne Volleipulver verglichen. Die gelegten Eier wurden getrennt nach Eischale, Eiklar und Eigelb auf den Infektionsstamm untersucht. Im Versuchskomplex C wurden die Adhäsivität und Invasivität verschiedener Salmonella-Stämme an bzw. in Epithelzellen bei An- bzw. Abwesenheit von Anti-S. Enteritids-Eigelb- bzw. -Serumantikörpern unter Verwendung einer permanenten Dünndarmepithelzelllinie von der Ratte (IEC-6) nach Inkubation durch Keimzählung überprüft. Die Ergebnisse in Versuchskomplex A zeigten, dass Eigelbantikörper nicht in der Lage sind, im Eigelb befindliche Salmonellen in ihrer Vermehrung zu hemmen oder gar abzutöten. Die Infektionsversuche im Versuchskomplex B ergaben, dass bei einer Infektionsdosis von 2x109 koloniebildenden Einheiten (kbE)/Tier die Salmonella-Kontaminationsrate der Eier durch das antikörperhaltige Eipulver nicht gesichert verändert wird. Dagegen konnte beim Einsatz einer solchen von 2x108 kbE/Tier eine Wirkung des antikörperhaltigen Eipulvers auf die Kontamination der einzelnen Eikompartimente nachgewiesen werden. Dabei wurden in der Versuchsgruppe mit 13,3 % gesichert weniger Eier als positiv detektiert als in der Kontrollgruppe mit 29,4 % (p &#8804; 0,001), wobei mindestens in einem der drei Kompartimente Eischale, Eiklar oder Eigelb Salmonellen nachweisbar waren. In der Versuchsgruppe wies jedes Salmonella-positive Ei auch Keime auf der Eischale auf. In der Kontrollgruppe waren mit 29,9 % signifikant mehr Eischalen positiv als in der Versuchsgruppe mit 13,3 % (p &#8804; 0,001). Beim Eiklar ließ die geringe Nachweisrate sowohl in der Versuchs- als auch in der Kontrollgruppe eine statistische Beurteilung des Eipulvereinflusses nicht zu. Aus dem Eidotter wurden in der Versuchsgruppe bei 0,6 % der Eier Salmonellen isoliert, während es in der Kontrollgruppe mit 2,4 % signifikant mehr waren (p &#8804; 0,05). Die Ergebnisse des Versuchskomplexes C zeigten, dass Volleiantikörper und Serumantikörper die Invasion von S. Enteritidis in intestinale Epithelzellen serovarspezifisch vermindern können. Insgesamt lassen die Ergebnisse die Schlussfolgerung zu, dass bei einer oralen Verabreichung von Volleipulver mit S. Enteritidis-spezifischen Antikörpern an Legehennen bei einer Infektionsbelastung von 2x108 kbE/Tier mit einer gesicherten Reduzierung des Vorkommens von Salmonellen im Nahrungsmittel Ei im Vergleich zu Tieren ohne Zugabe von Eipulver zu rechnen ist. / In vitro and in vivo studies on the efficiency of egg yolk antibodies against Salmonella Enteritidis Michael Gürtler Institute of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig Infection of humans by Salmonella are among the most important zoonotic diseases. Contaminated food, especially eggs and egg products, represents the highest risk. Still Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) dominates, a serovar that occurs especially in poultry flocks. A possibility to combat Salmonella infection is the passive immunisation of laying hens by oral administration of egg yolk antibodies. The application of antibody-containing full-egg powder against bacterial diseases was tested previously especially on calves and piglets. The suitability of administration of egg-yolk antibodies to protect laying-hens flocks against Salmonella was not tested previously. It was the aim of the study to investigate the influence of egg-yolk antibodies of S. Enteritidis in egg laying hens by in-vivo and in-vitro studies. In part A, we investigated the influence of anti-S. antibodies in egg yolk on the multiplication of Salmonella in vitro. In part B, the impact of oral application of anti-Salmonella full-egg antibodies on the in-vivo Salmonella-contamination rate of eggs layed by experimentally infected hens was investigated. In part C the ability of egg-yolk antibodies and serum antibodies were tested with regard to the rate of adhesion and invasion of Salmonella on or in epithelial cells of a permanent cell culture line (two major pathogenic mechanisms). In part A, laying hens were hyper-immunised parenterally by an inactivated S. Enteritidis strain to induce a high concentration of antibodies in the egg yolk. Egg yolk was than inoculated with two S. Enteritidis strains in three different contamination doses. Multiplication of Salmonella cells was detected by cell counts and calculated as generation time. In part B, laying hens were immunised passively with anti-Salmonella egg yolk antibodies (by feeding 3 g of full egg powder per day and per animal) and the effects were compared with a control group without full-egg powder. The inoculation strain of S. Enteritidis was detected on egg shell, in egg white and in egg yolk separately. In part C, a suspension of S. Enteritidis was added to a permanent duodenal epithelial cell line of the rat (IEC-6). After incubation the adhesivity of Salmonella strains and their ability to invade these cells in the presence or in the absence of anti-S. Enteritidis egg yolk and serum antibodies, respectively, was detected by cell count. The results of part A demonstrated that egg-yolk antibodies are not able to inhibit multiplication of Salmonella in egg yolk. Experiments of part B showed that the Salmonella contamination rate of eggs could not be influenced by antibody-containing egg powder at a Salmonella infection dose of 2x109 colony forming units (cfu)/animal, whereas the antibody-containing egg powder at an Salmonella infection dose of 2x108 cfu/animal proved effective (i.e. contamination rate of egg components was reduced). In the experimental group 13.3 % of the eggs were Salmonella positive, which was significantly different from 29.4 % in the control group (p &#8804; 0,001). At least in one of the three compartiments egg shell, egg white or egg yolk Salmonella was detectable. In the experimental group Salmonella could be isolated from the shell of every positive egg. The rate of Salmonella isolation from egg shells of the control group was significantly higher those in the experimental group (p &#8804; 0,001). With regard to egg white, the low number of Salmonella detections in both groups did not allow statistical evaluation of the effect of full-egg powder. From egg yolk of the experimental group in 0.6 % of the eggs Salmonella could be isolated which was significantly lower than the detection rate in the control group with 2.4 % (p &#8804; 0,05). The results of part C demonstrated that full-egg antibodies and serum antibodies can inhibit the serovar-specific invasion of S. Enteritidis into intestinal epithelial cells. As a whole, the results support the conclusion that oral administration of full-egg powder containing S. Enteritidis specific antibodies to egg-laying hens exposed to a administration of 2x108 cfu/animal reduce the occurrence of Salmonella in the egg compared to eggs of animals without egg powder administration.

La présence de bactéries dans le sang, un milieu normalement stérile, peut avoir des conséquences graves voire fatales pour l’organisme atteint. Afin de diagnostiquer au plus tôt cette infection, appelée bactériémie, et ainsi administrer le traitement adéquat, il est nécessaire d’identifier les microorganismes isolés à partir du sang. Mais, la nature complexe de ce fluide biologique, associée à la faible charge bactérienne, parfois inférieure à 1 UFC par millilitre de sang ont des conséquences sur les méthodes pouvant être utilisées pour l’identification des bactéries. La plupart d’entre elles ont donc recours à une première étape, l’hémoculture, au cours de laquelle les microorganismes présents dans le prélèvement sanguin de volume important (20-30 mL) vont se multiplier. Leur croissance est facilitée par la dilution du sang dans des milieux de culture dédiés à cette étape particulière. C’est seulement ensuite que l’identification peut débuter. Elle nécessite encore entre 2 et 48 heures et parfois plus, selon les moyens à disposition et les microorganismes impliqués. Réduire considérablement le temps nécessaire à l’identification aurait pourtant des retombées bénéfiques à l’échelle du patient mais aussi plus globalement en réduisant les coûts associés à cette infection et en limitant la pression de sélection exercée par l’emploi d’antibiotiques à large spectre.Au cours de ce travail, l’évaluation d’une stratégie basée sur l’identification des bactéries lors de leur multiplication dans le milieu d’hémoculture est donc proposée. Elle repose sur l’observation en temps réel et sans marquage par Résonance Plasmonique de Surface par imagerie (SPRi) des interactions entre les bactéries et des ligands déposés à la surface d’un capteur. Dans un premier temps, des ligands alternatifs aux anticorps parmi lesquels figurent les aptamères, des protéines de l’immunité innée et la vancomycine sont testés. Suite à cette étude, les anticorps ont été retenus pour poursuivre ce travail. Leur emploi n’est cependant pas dénué de difficultés lorsqu’il s’agit de détecter spécifiquement Staphylococcus aureus, choisi comme l’un des modèles expérimentaux. En effet, la présence de protéine A chez cette bactérie est à l’origine d’interférences sur les immunoglobulines. Différentes stratégies pour s’affranchir de ces effets ont été évaluées, comme le clivage enzymatique des anticorps ou l’emploi d’anticorps de poule pour lesquels la protéine A n’a pas d’affinité. Ces essais aboutissent à des résultats encourageants en milieu de culture simple. L’ajout de sérum humain au milieu a soulevé de nouveaux problèmes pour la détection de cette bactérie. Les résultats montrent qu’en interagissant avec des constituants de l’échantillon sanguin, dont les anticorps, S. aureus devient indétectable par une biopuce à anticorps. Une discussion des moyens possibles pour lever cette inhibition est ensuite proposée. Des expériences de détection d’une autre bactérie, Salmonella enterica sérovar Enteritidis pour laquelle nous disposons d’un anticorps hautement affin et spécifique ont alors été entreprises afin de conclure sur l’employabilité du dispositif dans des conditions proches d’une hémoculture. Des interférences affectant différentiellement les anticorps selon leur point isoélectrique ont ainsi été mises en évidences et l’implication de l’anticoagulant (polyanéthole sulfonate de sodium, SPS) présent dans les milieux d’hémoculture a été démontrée. La résolution partielle de ce problème a finalement permis la détection de 1 UFC.mL-1 de sang dans 32 mL au total démontrant ainsi la possibilité de détecter spécifiquement une bactérie dans des conditions proches d’une hémoculture. / The presence of bacteria in the blood, a normally sterile environment, can cause dramatic consequences for an organism. In order to diagnose this infection, called bacteremia, the identification of the microorganism present in blood must be performed. Furthermore, proper diagnosis enables the administration of a suitable antibiotic therapy. Blood complexity as well as the low bacterial load, usually lower than 1 CFU.mL-1, make the diagnosis of this infection quite challenging. Indeed, most identification methods begin only after the blood culture turns positive due to their insufficient sensitivity. For this they require incubation of a large blood sample volume (20 – 30 mL) in specific culture media that allows bacterial growth above their detection limit. Therefore, its increases considerably the time of diagnosis, which usually takes between 2 and 48 hours and sometimes even more time after blood culture positivity depending on the method and the microorganism present in blood. A reduction of the time required for identification would have a positive impact for both the patient and the healthcare systems by reducing selective pressure on resistant bacteria and hospitalization costs by giving proper treatment faster.In this work, the evaluation of a new strategy based on the identification of bacteria during their multiplication in the blood culture is presented. This method is based on Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) which enables real time and label-free measurements of interactions occurring between bacteria and specific probes. Alternative ligands like aptamers, innate immune proteins and vancomycin have been tested. Following this study antibodies have been chosen as the major specific probes in this work. Nonetheless, the presence of the staphylococcal protein A leads to false-positive results in all immunoglobulin G (IgG). Enzymatic cleavage to remove the constant fragment of antibody where protein A interacts and the use of chicken antibodies (IgY) for which protein A has no affinity have been evaluated. Both methods allow to get rid of protein A interactions in pure culture media. But the presence of human serum in the media results in the total loss of signal. Our results show that interactions between blood components and staphylococcal proteins exposed at the bacterial surface, including the interactions between protein A and circulating antibodies, are responsible for this phenomenon. Solutions to alleviate this inhibition are discussed and tested. Detection experiments of another bacterial model, Salmonella enterica serovar Enteritidis in blood culture media are presented. The crucial role played by the anticoagulant Sodium Polyanethole Sulfonate in non-specific interactions on antibodies is demonstrated. These interactions leading to a total loss of specificity for some antibodies are influenced by the isoelectric point (pI) of the probes which interact with this anionic compound and then attract blood components. After the partial resolution of this issue, we show the feasibility of detecting less than one bacteria per blood milliliter in a total volume of 32 milliliters, conditions close to real blood culture.

Zusammenfassung Untersuchungen zur Beeinflussung von experimentellen Salmonella Enteritidis PT4 Infektionen bei Küken durch den probiotischen Stamm Escherichia coli Nissle 1917 Imad Azmi Awadein Mohamed Institut für Bakteriologie und Mykologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig und Institut für Geflügelkrankheiten, Veterinärmedizinische Fakultät, Freie Universität Berlin Eingereicht im Januar, 2004 Schlüsselworte: (E. coli Stamm Nissle 1917, Küken, S. Enteritidis, Probiotika, Bdellovibrionen) (94 Seiten, 48 Abbildungen, 16 Tabellen und 150 Referenzen) 1- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus auf die Reduktion der Ansiedlung von S. Enteritidis PT4, auf die Reduktion der Mortalitätsrate, auf die Gesamtzahl aerober und Gram-negativer Bakterien, auf die Anzahl von Bdellovibrionen und auf das Körpergewicht von SPF-Hühnern. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe konnten bei der Ansiedlung von S. Enteritidis PT4 im Caecum der Testgruppen an den Tagen 14, 21 und 28 signifikante Unterschiede festgestellt werden. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, die eine Mortalitätsrate von 10% aufweist, war die Mortalitätsrate der Testgruppen deutlich reduziert. Ebenso waren in den Testgruppen die aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl am Tag 28 im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe deutlich verringert. Signifikanten Anstieg der Bdellovibrionen Anzahl zeigten die Testgruppen sowohl im Vergleich zur positiven als auch negativen Kontrollgruppe. Beim Vergleich zwischen dem Gesamtkörpergewicht der Testgruppen zu dem der negativen und den überlebenden Tieren der positiven Kontrollgruppe gab es keine signifikanten Unterschiede. 2- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus auf die Reisolation von S. Enteritidis PT4 aus verschiedenen Teilen des Intestinaltrakts und diverser Organe von SPF-Hühnern. In Kropf, Proventrikel, Herzblut, Lunge, Leber und Milz der Testgruppen konnte im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine Reduktion ermittelt werden, die Reisolation von S. Enteritidis aus dem Caecum der Testgruppen zeigte keinen Unterschied im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe. 3- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus an Konzentrationen von Serum-Avidin, IgY gegen S. Enteritidis und IgY gegen E. coli Nissle 1917 bei experimentell mit S. Enteritidis-infizierten SPF-Hühnern. Die Untersuchungen ergaben eine signifikante Senkung der Serum-Avidin-Konzentration im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, vor allem sieben Tage post infectionem mit S. Enteritidis. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen S. Enteritidis konnte bei den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe vor allem an den Tagen sieben verzeichnet werden. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen E. coli Nissle 1917 konnte in allen Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe festgestellt werden. 4- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Reduktion der Ansiedelung von S. Enteritidis PT4, auf die Reduktion der Mortalitätsrate, die aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl, die Bdellovibrionen-Gesamtkeimzahl, Keimzahlen von Lactobacillus, Bifidobacterium und C. perfringens und das Körpergewicht von SPF-Hühnern. Im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe konnte im Caecum der Testgruppen ein signifikanter Rückgang der Ansiedelung von S. Enteritidis an den Tagen 7, 21 und 28 verzeichnet werden, außerdem konnte bei den Testgruppen kein Todesfall festgestellt werden, wohingegen die Sterblichkeitsrate der positiven Kontrollgruppe bei 15% lag. Ein signifikantes Absinken in der totalen Gesamtkeimzahl und der Gram-negativen Gesamtkeimzahl konnte für die Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe an den Tagen 21 beziehungsweise 28 verzeichnet werden. Die Isolation von Bdellovibrionen aus den Testgruppen ergab keinen Unterschied zu den Kontrollgruppen. Die Lactobacillus-Bifidobacterium-Keimzahl war in den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe signifikant erhöht, vor allem am Tag sieben. Die C. perfringens-Keimzahl war in der positiven Kontrollgruppe gegenüber den Testgruppen am Tag 7 und 14 signifikant erhöht. Die Vergleiche des Körpergewichts der Testgruppen, negativer und überlebender Tiere der positiven Kontrollgruppe zeigten keinen signifikanten Unterschied. 5- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Reisolation von S. Enteritidis aus unterschiedlichen Teilen des Intestinaltraktes und aus Organen von SPF-Hühnern. Im Kropf, Proventrikel, Duodenum, Herzblut, Lunge, Leber und Milz konnte bei den Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine Senkung der Reisolationsrate festgestellt werden, wohingegen sich keine Unterschied beim Vergleich der Caeca von positiver Kontrollgruppe und von den Testgruppen zeigte. 6- Untersucht wurden die Auswirkungen der oralen Applikation von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die Konzentrationen von Serum-Avidin, IgY gegen S. Enteritidis und IgY gegen E. coli Nissle 1917 bei experimentell mit S. Enteritidis-infizierten SPF-Hühnern. Bei der Serum-Avidin-Konzentration konnte kein Unterschied zwischen Testgruppen und positiver Kontrollgruppe festgestellt werden. Die Testgruppen zeigten ihrerseits im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe eine signifikante Erhöhung der Konzentration von IgY gegen S. Enteritidis, vor allem an den Tagen 21 und 28. Ein signifikanter Anstieg der Konzentration von IgY gegen E. coli Nissle 1917 konnte in allen Testgruppen im Vergleich zur positiven Kontrollgruppe, vor allem an den Tagen sieben und vierzehn festgestellt werden. 7- Aus den Resultaten des ersten und des zweiten Versuchs schließen wir, dass der probiotische Stamm E. coli Nissle 1917 das Caecum von 7 bis 28 Tage alten Hühnern erfolgreich kolonialisieren kann. Orale Applikation des Stammes kann die Ansiedlung von S. Enteritidis, aerobe und Gram-negative Gesamtkeimzahl, Mortalitätsrate, Reisolationsrate von S. Enteritidis in Organen und im Intestinaltrakt (mit Ausnahme des Caecums im ersten Versuch) deutlich reduzieren. Die Kombination von E. coli Nissle 1917 und Bdellovibrio bacteriovorus hatte nicht den gewünschten Effekt, der auch von mehreren Autoren in-vitro beobachtet wurde. Bdellovibrionen waren in den Testgruppen des ersten Versuchs im Vergleich zu denen im zweiten deutlich erhöht. Beim durchschnittlichen Körpergewicht konnte kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Versuchen festgestellt werden. Der Serum-Avidin-Spiegel war im ersten Versuch in der Testgruppe deutlich reduziert, im zweiten dagegen nicht. Dies ist möglicherweise auf den Effekt von Bdellovibrionen zurückzuführen, bedarf allerdings noch der weiteren Bestätigung. Im Allgemeinen konnten wir eine signifikante Verbesserung des Immunsystems der Vögel als Resultat der oralen Applikation von E. coli Nissle 1917 feststellen. 8- Untersucht wurden die antagonistischen Effekte von E. coli Stamm Nissle 1917 mit und ohne Plasmid auf die in-vitro-Wachstumsrate von S. Enteritidis PT4. Wir konnten feststellen, dass E. coli Nissle 1917 sowohl mit als auch ohne Plasmid die Wachstumsrate von S. Enteritidis erfolgreich reduzieren konnte. / Summary Influence of the probiotic strain Escherichia coli Nissle 1917 on experimental infections with Salmonella Enteritidis PT4 in chickens Imad Azmi Awadein Mohamed Institute of Bacteriology and Mycology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig and Institute of Poultry Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, Free University Berlin Submitted in January, 2004 Keywords: (E. coli strain Nissle 1917, chickens, S. Enteritidis, Probiotics, Bdellovibrios) (94 pages, 48 figures, 16 tables and 150 references) 1- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 with Bdellovibrio bacteriovorus on the colonization of S. Enteritidis PT4, reduction of the mortality rate, total aerobic bacterial counts, Gram negative bacterial counts, bdellovibrio bacterial counts and body weight of Specific Pathogen Free chickens were investigated. A significant reduction in the colonization of S. Enteritidis PT4 in the caecum of trial groups at 14, 21 and 28 days old in comparison to the positive control group was observed. A reduction in mortality rate in the trial groups was seen in comparison to the positive control group which had 10 %. The total aerobic and Gram negative bacterial counts were significantly decreased in the trial groups at 28 days old in comparison to the positive control group. Bdellovibrio bacterial counts were significantly increased in the trial groups in comparison to the control groups. No significant difference was seen in the mean body weight of the trial groups in comparison to control groups. 2- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 with Bdellovibrio bacteriovorus on reisolation rate of S. Enteritidis from different parts of the intestinal tract and organs of SPF chickens was investigated. A reduction in the S. Enteritidis reisolation rate was seen from crop, proventriculus, duodenum, heart blood, lungs, livers and spleens of the trial groups in comparison to the positive control group but not from the caecum. 3- The effect of oral application of E. coli strain Nissle 1917 and Bdellovibrio bacteriovorus on the serum avidin levels, IgY against S. Enteritidis and IgY against E. coli strain Nissle 1917 levels of SPF chickens experimentally infected with S. Enteritidis was investigated. A significant reduction in the serum avidin levels was observed in the trial groups at 7 days old in comparison to the positive control group. The antibody levels against S. Enteritidis was significantly increased in the trial group at 7 days old in comparison to the positive control group. A significant increase at day 7 in the antibody levels against E. coli strain Nissle 1917 was seen in the trial group in comparison to the positive control group. 4- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on reduction on the colonization of S. Enteritidis PT4, reduction of the mortality rate, total aerobic bacterial counts, Gram negative bacterial counts, bdellovibrio bacterial counts, Lactobacillus-Bifidobacterium counts, C. perfringens bacterial counts and body weight of SPF chickens were investigated. A significant reduction in the colonization of S. Enteritidis PT4 in the caecum of trial groups at 7, 21 and 28 days old in comparison to the positive control group was observed. No mortalities were seen in the both trial groups in comparison to the positive control group which had 15 % mortalities. The total aerobic and Gram negative bacterial counts were significantly decreased in the trial groups at 21 and 28 days respectively old in comparison to the positive control group. No significant difference was observed in bdellovibrio isolation from the trial groups in comparison to the control group. Lactobacillus-Bifidobacterium bacterial counts were significantly increased in the trial groups at 7, 14 and 21 days old in comparison to the positive control group. A significant reduction in C. perfringens bacterial counts were seen in the trial groups at 7 and 14 days old in comparison to positive control group. No significant difference was observed in the mean body weight of the trial groups in comparison to control groups. 5- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the reisolation of S. Enteritidis from different parts of intestinal tract and organs of SPF chickens was investigated. A reduction in the S. Enteritidis reisolation rate was seen from crop, proventriculus, duodenum, caecum, heart blood, lungs, livers and spleens of the trial groups in comparison to the positive control group. 6- The effect of oral application E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the serum avidin levels, IgY against S. Enteritidis and IgY against E. coli strain Nissle 1917 levels of SPF chickens experimentally infected with S. Enteritidis were investigated. No significant reduction in the serum avidin levels were seen in the trial groups in comparison to the positive control group. The antibody levels against S. Enteritidis were significantly increased in the trial groups at 21 and 28 days old in comparison to the positive control group. A significant increase in the antibody levels against E. coli strain Nissle 1917 were seen in the trial groups in comparison to the positive control group. 7- From the results observed in the first and second experiments we concluded that probiotic strain E. coli Nissle 1917 can successfully colonize the caecum of SPF chickens from 7 to 28 days old. Oral appliction of probiotic strain E. coli Nissle 1917 has significantly reduced the S. Enteritidis colonization, total and Gram negative bacterial counts, mortality rate, reisolation rate of S. Enteritidis in organs and the intestinal tract except the caecum in first experiment in the trial groups in comparison to positive control. The combination between E. coli strain Nissle 1917 and B. bacteriovorus had not achieved the desirable effects in the first experiment which observed by many authors in vitro. Bdellovibrio was significantly increased in the trial groups of the first experiment in comparison to the second experiment. This may be a possible effect of Bdellovibrio which is yet to be confirmed. No significant difference was observed in the mean body weight in both experiment. A significant reduction of serum avidin levels were observed in the trial groups of the first experiment but not in the second experiment. We have observed a significant improvement in the immune system of the birds as a results of oral application of E. coli strain Nissle 1917. 8- Antagonistic effect of E. coli Nissle 1917 with and without plasmid on the growth rate of the S. Enteritidis PT4 in vitro was investigated. We concluded that E. coli Nissle 1917 with and without plasmid successfully reduced the growth rate of S. Enteritidis in comparison to the control one.

MSc (Microbiology) / Department of Microbiology / See the attached abstract below